反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法技术

本发明专利技术公开了一种反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法。该方法包括：将用于承载反熔丝现场可编程门阵列的晶元划分为多个区域；在所述多个区域内分别植入多个测试用反熔丝器件；对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，为每个测试用反熔丝器件编程；获取各个不同区域内的编程后的测试用反熔丝器件的中间介质层的评估用电阻值，与预设的参照电阻值比较，确定所述不同区域所对应的现场可编程门阵列功能正常率；根据实际进行反熔丝现场可编程门阵列编程欲选取的区域预估编程状况。本发明专利技术通过对反熔丝FPGA的编程状况进行预估，不仅可以大幅度的提升产品质量，确保产品的可靠性，而且可以降低开发成本。

【技术实现步骤摘要】
反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法
本专利技术涉及反熔丝现场可编程门阵列领域，特别涉及一种反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法。
技术介绍
现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。鉴于FPGA的优点，FPGA编程技术显得更加重要，当今流行的编程工艺如下：熔丝Fuse、反熔丝Anti-fuse、Eprom、Eeprom、Sram。其中一些工艺存在一些缺陷，例如SRAM编程工艺，由于编程信息存放在RAM中，断电后就会丢失，再次上电时，则需要重新配置，另外，FPGA在太空空间环境下容易受单粒子辐射效应影响，比如：在恶劣的空间环境中容易受到来自日照区太阳的强烈辐射、高能粒子撞击等影响，形成空间辐射效应，空间辐射效应主要包括总剂量效应、单粒子翻转、单粒子闩锁、单粒子烧毁等。每种效应对FPGA的性能都有损伤，造成采集过程中重要数据丢失，特别是对于星载遥测设备，这种空间辐射效应缺陷已经是一个不可忽视的问题。由于反熔丝FPGA具有抗辐射能力强、可靠性高特点，而作为主控芯片成为外太空电子系统的一种主流技术，适合航天、军事、工业等各领域。然而，反熔丝FPGA是一次性可编程器件(One-Time-Programming)，由于其编程试验属于破坏性试验，而影响其编程状况的因素很多，所以待反熔丝FPGA编程全部结束后，反熔丝FPGA编程质量也已经确定，由于影响编程状况因素的不确定性，在编程后很难根据成品去分析影响其质量的因素，所以，生产的盲目性导致反熔丝FPGA加工良品率不高，相应也增加了系统的开发成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的各种缺陷，本专利技术提出了一种反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法，包括：1)将用于承载反熔丝现场可编程门阵列的晶元划分为多个区域；在所述多个区域内分别植入多个测试用反熔丝器件；2)对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，将所述测试用反熔丝器件的中间介质层击穿，为每个测试用反熔丝器件编程；3)获取不同区域内的编程后的测试用反熔丝器件的中间介质层的评估用电阻值，与预设的参照电阻值比较，确定所述不同区域所对应的现场可编程门阵列功能正常率；4)根据实际进行反熔丝现场可编程门阵列编程欲选取的区域预估编程状况。根据本专利技术，反熔丝现场可编程门阵列的载体为Wafer(晶元)，它是生产集成电路所用的载体，一般指单晶硅圆片，单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了晶元。晶元是最常用的半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸14英寸、15英寸、16英寸、……20英寸以上等。晶元越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本；但要求材料技术和生产技术更高。经过大量的试验，申请人惊喜的发现：对特定的反熔丝制作工艺而言，影响反熔丝器件编程状况的最大因素是反熔丝器件在Wafer上的位置因素。如图1所示，反熔丝器件是一种由两个导电层及介于之间的绝缘介质层构成的半导体器件。未编程时，导电层由于绝缘介质层隔开，反熔丝两端断路。在外加高压的情况下(编程时)，绝缘介质被高电场击穿，形成导电通道，此时反熔丝的电阻极小，两侧的导电层之间形成电连接，反熔丝短路(熔通)。反熔丝器件编程即是将高压加在欲编程的反熔丝器件两个导电极板上，将极板间的绝缘介质击穿形成电阻的过程。通过测量编程后的电阻值，就可推导出反熔丝器件的编程状况。因此，形成反熔丝的介质层的质量成为影响反熔丝器件编程状况的最大因素。而介质一般通过CVD(化学气象沉积)工艺来生成，CVD工艺对器件在Wafer的位置较敏感，一般而言，位于Wafer中心区域的器件介质较薄，而位于Wafer边沿的器件介质较厚，介质的厚薄直接影响到反熔丝器件的编程状况，因此监视Wafer上不同区域的反熔丝编程特性就可间接反映出整个Wafer上的反熔丝器件的编程状况，即实现了对反熔丝器件的编程状况预估。采用本专利技术的预估方法，可以指导选择较优的布置方式，提升产品质量，确保产品的可靠性，降低量产成本。在一些实施方式中，其中在所述步骤3)中，对每个区域内的所有测试用反熔丝器件的中间介质层的电阻值求平均值来计算所述评估用电阻值，所述参照电阻值为采用单个反熔丝电阻编程后的常规电阻值。在一些实施方式中，在步骤3)中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率小于或者等于[0，20％]时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率为100％。在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间(20％，40％]内时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率为90％。在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间(40％，100％]内时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率为70％。在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间大于100％时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率小于50％。在一些实施方式中，在所述步骤1)中，所述晶元被均匀地分成多个区域。在一些实施方式中，在所述步骤1)中，当所述晶元的尺寸为4英寸，所述晶元被均匀地分成5个区域。在一些实施方式中，在所述步骤1)中，当所述晶元的尺寸为8英寸，所述晶元被均匀地分成11个区域。本专利技术通过对反熔丝FPGA的编程状况进行预估，不仅可以大幅度的提升产品质量，确保产品的可靠性，而且可以降低开发成本。附图说明图1为本专利技术一实施方式的反熔丝的结构剖面示意图；图2为本专利技术一实施方式的Wafer上均匀选择的可监视的编程区域示意图。具体实施方式为预估反熔丝FPGA的编程状况，本专利技术选择在4英寸的Wafer上的选择A、B、C、D、E这五个均匀分布的可监视编程区域(在其它试验中也可视Wafer的尺寸大小可适当调整分区的多少，比如在8英寸的Wafer上就可以将分区增加到11个甚至更多。更多的分区会使预估结果更加准确，但这会占用更多的Wafer面积，使得正常生产反熔丝器件的面积变小，另外也会增加测试的工作量。)。在上述五个分区中分别植入一定数量的测试用反熔丝器件，这些反熔丝器件仅用于厂商测试，不会对正常的反熔丝器件产生任何影响。待整个Wafer加工完毕之后，对整个Wafer上的不同区域中的测试用反熔丝器件进行编程测试，以这些测试用反熔丝器件作为代表评估该区域的反熔丝器件编程状况，从而实现对整个Wafer上的反熔丝器件编程状况进行预估的目的。下面通过实验数据配合图2对反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法作进一步详细说明如下：1、将用于承载所述反熔丝现场可编程门阵列的晶元均匀划分为图2所示的A、B、C、D、E五个区域作为可监视编程区域，在所述区域中分别植入两个测试用反熔丝器件；2、对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，将所述测试用反熔丝器件的中间介质层击穿，为每个测试用反熔丝器件编程；3、对每个区域内的两个测试用反熔丝器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法，包括：1)将用于承载反熔丝现场可编程门阵列的晶元划分为多个区域；在所述多个区域内分别植入多个测试用反熔丝器件；2)对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，将所述测试用反熔丝器件的中间介质层击穿，为每个测试用反熔丝器件编程；3)获取各个不同区域内的编程后的测试用反熔丝器件的中间介质层的评估用电阻值，与预设的参照电阻值比较，确定所述不同区域所对应的现场可编程门阵列功能正常率；4)根据实际进行反熔丝现场可编程门阵列编程欲选取的区域预估编程状况。

【技术特征摘要】
1.一种反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法，包括：1)将用于承载反熔丝现场可编程门阵列的晶元划分为多个区域；在所述多个区域内分别植入多个测试用反熔丝器件；2)对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，将所述测试用反熔丝器件的中间介质层击穿，为每个测试用反熔丝器件编程；3)获取各个不同区域内的编程后的测试用反熔丝器件的中间介质层的评估用电阻值，与预设的参照电阻值比较，确定所述不同区域所对应的现场可编程门阵列功能正常率；4)根据实际进行反熔丝现场可编程门阵列编程欲选取的区域预估编程状况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，对每个区域内的所有测试用反熔丝器件的中间介质层的电阻值求平均值来计算所述评估用电阻值，所述参照电阻值为采用单个反熔丝电阻编程后的常规电阻值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率小于或者等于[0，20％]时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大为，孙佳佳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十七研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21